1. 研究目的与意义及国内外研究现状

石墨烯是一种由六个碳素环构成的二维结晶，其基础结构为sp²碳材料，被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元。它作为目前已知的世上最坚硬、最薄（其厚度只有0.335 nm）、导电性最好并且拥有强大灵活性的纳米材料。石墨烯已经成为制造灵活显示屏，可穿戴设备以及其它下一代电子设备的首选材料。它是在2004年由novoselov等几位科学家，首次从石墨单晶体中分离出来的[1]。除此之外，石墨烯还有一些特性，例如对于分子吸附的电子敏感度，高导电性，低噪音等电子特性，也展现出了它在作为分子检测器基础材料方面的光明前景。

石墨烯的氧分子吸附的导电性变化相关的实验结果中有一些数据非常引人思考。banno等，对以热丝cvd法合成的碳纳米华尔（carbon nano-wall；以下简称，cnw）的导电率的环境依赖性进行了调查[2]。得出，可以认为成长起来的cnw墙结构是由包括结构缺陷在内的石墨烯的多层结构组成的，通过这个实验，cnw的电导率在真空中，大气中，氧气中根据测定的环境不同结果几乎是可逆变化的。

石墨烯如果吸附 va、via、viia 族的典型原子，其最稳定的吸附位分别为桥位、桥位、顶位，但是同主族中最稳定的则是石墨烯吸附 n、o、f 这三种原子的情况。根据已有的对石墨烯吸附这三种原子的研究，可以得出以下结论：n、o原子的吸附为化学吸附，f原子的吸附则更偏向于物理吸附；而完整的石墨烯是零帯隙的半导体，f、n吸附体系的费米能级发生了移动，穿过一条能级，这一体系成为导体，o吸附体系则是拥有较窄的帯隙0.133ev 的半导体；其中f、n吸附体系呈铁磁性，其磁性来源于吸附原子与石墨烯衬底的相互作用，而o吸附体系没有磁性。

2. 研究的基本内容

1. 利用第一性原理计算程序vasp研究单层石墨烯的三种不同吸附

2. 尝试从理论角度理解单层石墨烯的导电率对氧气环境的依赖性

3. 明确实际最有可能发生的是怎样的吸附并研究其能带结构

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2016/02-2016/03第一原理计算、密度泛函理论等基础理论学习；

2016/03-2016/04学习使用vasp等计算软件；

2016/04-2016/06 撰写毕业论文。

4. 参考文献

[1]洪伟修教授. 世界上最薄的材料--石墨烯 (pdf). 98康熹化学报报 (康熹文化事业股份有限公司). 2009-11, 11月号 [2010-10-06].

[2]丁彧.热丝cvd方法制备取向纳米碳管及单层纳米碳管场发射研究.(1999)

[3] 马圣乾裴立振康英杰 .石墨烯研究进展 .21卷第4期 (总124期)